Fäkales Melatonin als Biomarker für aufkommende zirkadiane Reife und Darmmikrobiota in der frühen Kindheit

Warum Baby-Kot die Uhr verraten kann

Eltern lernen schnell, dass Windeln einen großen Teil des Lebens mit einem Baby ausmachen. Doch über die tägliche Pflicht hinaus können diese Windeln Hinweise darauf enthalten, wie sich die innere Uhr und der Darm des Babys entwickeln. Diese Studie untersuchte, ob in Stuhlproben nachweisbares Melatonin als einfacher, nicht-invasiver Marker dafür dienen kann, wie sich die Körperuhr und die Darmbakterien im ersten Lebensjahr gemeinsam entwickeln.

Ein Nacht-und-Tag-Hormon an einem unerwarteten Ort

Melatonin ist vor allem als das „Dunkelheitshormon“ bekannt, das uns beim Einschlafen hilft. Obwohl es normalerweise mit der Zirbeldrüse im Gehirn in Verbindung gebracht wird, produziert der Darm tatsächlich deutlich größere Mengen. Beim Erwachsenen reguliert darmassoziiertes Melatonin Verdauung, Immunfunktionen und die Kommunikation mit Billionen ansässiger Mikroben. In der frühen Säuglingszeit, wenn der eigene Melatoninrhythmus des Babys noch im Entstehen ist und es teilweise auf Melatonin aus der Muttermilch angewiesen ist, dürfte der Darm eine besonders wichtige Rolle spielen. Über die Bedeutung von Melatonin im Stuhl von Babys für die Entwicklung war jedoch bislang wenig bekannt.

Babys im ersten Jahr verfolgen

Um das zu klären, begleiteten die Forschenden gesunde Säuglinge in der Schweiz im Alter von 3, 6 und 12 Monaten. Eltern sammelten Windelproben, die auf Melatonin untersucht und mittels DNA-basierter Methoden auf die Zusammensetzung der Darmbakterien analysiert wurden. Gleichzeitig trugen die Babys über mehr als eine Woche Knöchel-Bewegungssensoren, sodass das Team Schlaf-Wach-Rhythmen objektiv verfolgen und einen Zusammenfassungswert der zirkadianen Reife berechnen konnte, den Circadian Function Index. Eltern führten außerdem detaillierte Tagebücher zu Still- und Fütterungszeiten, Schlaf und Stuhlgang, wodurch die Forschenden jede Stuhlprobe mit Tageszeit, Intervall seit dem letzten Stuhl, Zeit seit der letzten Mahlzeit und dem kürzlich geäußerten Schlafbedarf des Babys verknüpfen konnten.

Was Stuhl-Melatonin über Zeit und Mikroben verrät

Die Melatoninspiegel im Stuhl stiegen tendenziell mit dem Alter, doch die Werte unterschieden sich stark zwischen den Kindern. Zwei zeitbezogene Faktoren fielen besonders auf: Tagsüber abgegebene Stühle enthielten mehr Melatonin, und Proben, die nach einem längeren Intervall seit dem letzten Stuhlgang entnommen wurden, wiesen tendenziell höhere Werte auf. Im Gegensatz dazu hatten kürzliche Schlaf- und Fütterungsereignisse nur geringen Einfluss. Höheres Stuhlmelatonin war durchgehend mit geringerer Artenvielfalt und -fülle der Darmbakterien verbunden, insbesondere im Alter von 12 Monaten, was darauf hindeutet, dass Melatonin mit einem selektiveren Teil der Mikrobiota verknüpft sein könnte, während das Darmökosystem reift. Tatsächlich zeigten hunderte einzelne Bakterientypen Assoziationen mit Melatonin, und die Anzahl verknüpfter Typen nahm mit der Zeit ab, obwohl die gesamte mikrobielle Diversität zunahm. Bestimmte größere Bakteriengruppen wurden mit dem Alter mehr oder weniger stark mit Melatonin in Verbindung gebracht, was auf sich wandelnde Partnerschaften zwischen diesem Hormon und der mikrobiellen Gemeinschaft hindeutet.

Bezüge zu Schlafrhythmen und Tagesregelmäßigkeit

Die Forschenden prüften dann, ob fäkales Melatonin mit dem Schlafverhalten der Säuglinge zusammenhängt. Über alle Altersstufen hinweg zeigten sich nur schwache Zusammenhänge zwischen Stuhlmelatonin und elterlich berichteten Schlafmerkmalen wie nächtlicher Gesamtdauer oder Anzahl der Aufwachepisoden. Bis zum Alter von 12 Monaten war höheres Stuhlmelatonin jedoch deutlich mit einem stärker konsolidierten und stabilen 24-Stunden-Rhythmus assoziiert, wie ihn der Circadian Function Index erfasst. Tages-zu-Tages-Vergleiche zeigten, dass stärkere Verschiebungen der Probenentnahmezeit von einem Tag zum nächsten mit größeren Schwankungen der Melatoninwerte einhergingen, während regelmäßigere Muster beim Stuhlzeitpunkt und in geringerem Maße beim Abstand der Mahlzeiten mit stabilerem Stuhlmelatonin verbunden waren. Das stützt die Vorstellung, dass konsistente tägliche Routinen dazu beitragen können, innere Zeitgeber im späteren Säuglingsalter zu stabilisieren.

Was das für Eltern und künftige Betreuung bedeutet

Insgesamt legen die Ergebnisse nahe, dass Melatonin im Babystuhl als praktikabler Biomarker dienen könnte, um zu verfolgen, wie Darmbakterien und die Körperuhr im ersten Lebensjahr gemeinsam reifen. Da es nicht-invasiv aus Windeln messbar ist, bietet fäkales Melatonin ein vielversprechendes Instrument, um frühzeitige zirkadiane und intestinale Reifungsprozesse auf Bevölkerungsebene zu untersuchen. Die Studie beweist nicht, dass Melatonin direkt Veränderungen in Mikroben oder Schlaf verursacht, zeigt jedoch eine enge, zeitabhängige Verbindung zwischen diesen Systemen. Künftig könnte das Verfolgen von Stuhlmelatonin — zusammen mit Fütterungs- und Schlafmustern — Forschenden helfen, schonende Interventionen zu entwickeln, etwa angepasste Mahlzeitenzeiten oder microbiomorientierte Strategien, um gesunden Schlaf und Darmentwicklung bei Säuglingen zu unterstützen.

Zitation: Al-Andoli, M., Zimmermann, P., Schoch, S. et al. Fecal melatonin as a biomarker of emerging circadian maturity and gut microbiota in infancy. npj Biol Timing Sleep 3, 17 (2026). https://doi.org/10.1038/s44323-026-00080-6

Schlüsselwörter: Säuglingsschlaf, Darmmikrobiom, Melatonin, Zirkadiane Rhythmen, frühe Entwicklung